摘 要:結(jié)合高考實例分析說明了分離參數(shù)法在解高考數(shù)學(xué)題中的討論方程根的個數(shù)、判斷函數(shù)的零點問題、解決不等式恒成立等多方面的應(yīng)用,進而說明這種方法往往可以使問題簡化,達到事半功倍的效果。
關(guān)鍵詞:分離參數(shù)法;高考數(shù)學(xué)題;零點問題
所謂“分離參數(shù)法”是指在含有兩個量(一個參數(shù)和一個變量)的關(guān)系式(不等式或方程)中,要求變量的取值范圍,可以將變量和參數(shù)分離(即變量和參數(shù)各在等式或不等式的一端),從而求出變量的取值范圍或者是判斷解的存在性問題。它在求函數(shù)的值域或最值、數(shù)列求和、討論方程根的個數(shù)、函數(shù)的零點個數(shù)分析、不等式的恒成立判定以及根的存在性問題等諸多方面均有廣泛的應(yīng)用,而且利用這種方法可使解答問題簡單化,達到事半功倍的效果。下面結(jié)合高考數(shù)學(xué)題實例來進行分析說明。
1 ?分離參數(shù)法在求解函數(shù)最值問題中的應(yīng)用
例1 ?若關(guān)于x的函數(shù)的最大值為M,最小值為N,且M+N=4,則實數(shù)t的值為多少?
分析:先將該函數(shù)進行參數(shù)分離,然后利用奇函數(shù)圖像關(guān)于原點對稱,其最大值與最小值之和為零,得到M+N=2t,從而求得t的值。
解:對該函數(shù)進行參數(shù)分離得,令,因為g(x)是奇函數(shù),其圖像關(guān)于原點對稱,所以最大值與最小值之和為零,從而得到M+N=2t,故有t=2.
評注:題目中出現(xiàn)最大值與最小值之和等問題,可以轉(zhuǎn)化為對稱性問題來解決,通過參數(shù)分離后出現(xiàn)了奇函數(shù),再結(jié)合奇函數(shù)圖像的對稱性可以快速解決問題。此題如果是直接對已知函數(shù)求導(dǎo),利用函數(shù)的單調(diào)性求其最大值與最小值,在利用已知條件求出參數(shù)t將極為麻煩。
2 ?分離參數(shù)法在討論函數(shù)零點個數(shù)中的應(yīng)用
例2 ?已知f(x)是定義在R上且周期為3的函數(shù),當x∈[0,3)時,,若函數(shù)y=f(x)-a在區(qū)間[-3,4]上有10個零點(互不相同),則實數(shù)a的取值范圍是 ? ? ?(2014年高考江蘇卷第13題)。
分析: 要求函數(shù)y=f(x)-a在區(qū)間[-3,4]上有10個不相同的零點,通過分離參數(shù)a轉(zhuǎn)化為要求函數(shù)y=f(x)與函數(shù)y=a在區(qū)間[-3,4]上有10個不相同的交點。
解 ?根據(jù)函數(shù)的圖象:
有;當且僅當x=1時,;同時知 .
關(guān)于x方程f(x)- a=0即f(x)=a在x∈[-3,4]上有10個零點,即曲線y=f(x)與直線y=a在[-3,4]上有10個交點.因為函數(shù)f(x)的周期為3,所以直線y=a與曲線有4個交點時,由于曲線y=f(x)與直線y=a在x∈[3,4]上還有兩個交點,所以得到實數(shù)a的取值范圍是.
評注:如果直接求原函數(shù)在 x∈[-3,4] 上有10個不同的零點,通過分類討論將十分復(fù)雜,這里我們通過分離參數(shù)將原函數(shù)轉(zhuǎn)化為y=f(x) 圖像與直線y=a的交點,利用周期性即可很快地求出所求參數(shù)a的取值范圍,方法簡潔、事半功倍。
3 ?分離常數(shù)法在討論函數(shù)極值問題中的應(yīng)用
例3設(shè)函數(shù)(k為常數(shù),e是自然對數(shù)的底數(shù)).
(1)當k≤0時,求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(2)若函數(shù)f(x)在(0,2)內(nèi)存在兩個極值點,求k的取值范圍.(2014年高考山東卷理科第20題)
分析:這里要求函數(shù)f(x)在(0,2)內(nèi)存在兩個極值點,如果是用列表法分別求其單調(diào)區(qū)間再來判斷,將極為復(fù)雜,我們采取的辦法是通過分離參數(shù)k快捷簡便。
解 ?(1). 當k≤0時,得,所以與x-2同號,得函數(shù)f(x)的單調(diào)增區(qū)間、減區(qū)間分別是.
(2)由(1)的結(jié)論知,,與同號.
設(shè),得.
所以函數(shù)在(0,1),(1,2)上分別是減函數(shù)、增函數(shù).又因為,所以函數(shù)在(0,2)有兩個零點.
設(shè)這兩個零點分別是,還可證它們分別是函數(shù)f(x)的極小值點、極大值點.所以所求k的取值范圍是.
評注:在求出函數(shù)f(x)的導(dǎo)數(shù)后,通過參數(shù)分離再令,然后對的單調(diào)性和極值進行求解,進而得出的范圍,最后求得參數(shù)的取值范圍。
4 分離常數(shù)法在求解恒成立、存在性問題中的應(yīng)用
例4 ?設(shè)函數(shù).若存在f(x)的極值點x0滿足恒成立,則m的取值范圍是( ?)。(2014年高考課標全國卷II理科第12題)
A. B.
C. D.
分析:這里要求出m的取值范圍,針對條件中的不等式恒成立,通過參數(shù)分離實際上是要求出不等式左邊的最大值即可。
解 ?.得Z)(還可得這樣的x0一定是函數(shù)f(x)的極值點).
滿足,即Z滿足,也即,還即,進而可得答案為C.
評注:在許多針對不等式恒成立或者是解的存在性問題時,我們往往可以通過參數(shù)分離的辦法將所求問題轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最大值、極小值問題。
綜上所述,分離參數(shù)法在高考數(shù)學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用,它的本質(zhì)實際上是轉(zhuǎn)化與化歸的思想,通過參數(shù)分離將一些復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為簡單的問題或者是已經(jīng)熟練掌握了的問題,這樣往往可以化繁為簡。
參考文獻:
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